JP3876206B2

JP3876206B2 - 超音波探触子

Info

Publication number: JP3876206B2
Application number: JP2002256984A
Authority: JP
Inventors: 重好長谷川; 一吉入岡; 順小泉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: CA2485948A1; EP1535574A1; JP2004089532A; US20160220229A1; EP1535574B1; WO2004021887A1; US20050215905A1; KR100765905B1; CN1674826A; US9339255B2; US20110245681A1; EP1535574A4; KR20050008742A; CN100387198C

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は超音波探触子の信号処理接続用中継ケーブルの耐久性向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種超音波探触子としては、例えば下記引用文献１に記載された発明が提案されている。図５は、従来のこの種超音波探触子の断面図である。この探触子２０は、ケーブル２５を介して超音波診断装置本体に接続している。探触子２０のケース２１は上ケース２２と下ケース２４とで構成され、ケース２１の内部には振動子ユニット２６が収納されており、振動子ユニット２６の下面の凸状面をなす送受波面から超音波が送受波される。仕切り膜６２の下部には媒質層６０が密封されている。下ケース２４の頂点部をなす生体接触壁２４Ａの中心部に仮想回転軸３２が設定され、振動子ユニット２６は、仮想回転軸３２を持って機械的に揺動するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−０３８９６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波探触子においては、圧電体素子部と信号処理部の中継ケーブルは回転中心から遠くなることにより、中継ケーブル引き回しの移動量が多くなったり折曲げ部が発生し、断線し易くなるという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するため、圧電体素子からの信号線を取り出す際、揺動時の屈曲による断線を回避することのできる超音波探触子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明の超音波探触子は、超音波を送受する複数の圧電体を配列させた素子部と、前記素子部の信号を伝達する中継ケーブルと、前記素子部の揺動中心となる回転軸を有する超音波探触子であって、前記中継ケーブルは前記回転軸に対する垂直方向断面がＳ字形又は逆Ｓ字形の形状を有し、かつそれぞれの半径の曲面部がそれぞれ半円以上の領域であることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、前記中継ケーブルの前記回転軸に対する垂直方向断面の形状が、仮想点に対し、点対称の位置でかつ相似形の２つの曲面で形成され、少なくとも一つの曲面の中心側に前記回転軸を有することが好ましい。
【０００８】
前記構成により、信号線の機械的負荷を分散し集中応力を回避することが可能になる。
【０００９】
さらに、圧電素子部へ接続される中継ケーブルのフレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルを回転軸中心方向へ取り出したことにより、揺動時の中継ケーブルの動作領域を小さくし、ケーブルへの機械的歪みの負担を小さくできる。
【００１０】
前記超音波探触子においては、回転軸に対する垂直方向断面の形状が点対称位置にして成る２つの湾曲面で構成される中継ケーブルの少なくとも一部が、フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルの重層構造であることが好ましい。この構成により薄板化が可能で曲げによる歪みが、より小さく抑制でき、しかも二重または三重以上とすることで多極の信号線を繋ぐことが可能となる。
【００１１】
また、前記フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルが片面を信号線とし、かつ背面をグランドパターンで構成することが好ましい。
【００１２】
また、フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルが駆動チャンネルグループ毎に集合結線されていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１を説明する。図１に示す本発明の実施の形態１の超音波探触子は、超音波の発振と受信を行う圧電体素子（以下単に「素子」ともいう。）１と、図示していない回路に接続されるフレキシブルケーブル２（例えば高密度”オキフレックス”（沖電線社製商品名））と、ベルト６を介して駆動プーリ５よりモータ１１の駆動力を受ける回転軸３と、素子1および従動プーリ４とを備える。モータ１１はフレーム１０に固定され、素子１の揺動空間はウインドウ９およびフレーム１０で密閉封入される音響媒体液８とオイルシール７とで構成される。図２に示すように、フレキシブルケーブル２の形成する仮想点に対して点対称位置にして成る２つの相似形の曲面が形成するＳ字形成部で、湾曲部のそれぞれの半径をＲ１,Ｒ２とする。
【００１４】
以上のように構成された超音波探触子について図1および図２を用いてその動作を説明する。
【００１５】
まず、素子１における送受信号は、フレキシブルケーブル２を介し図示しない中継基板を経由して同図示しない信号処理回路を有する本体部へ接続される。モータ１１による回転動力は、駆動プーリ５によりベルト６を介し従動プーリ４へ伝達される。従動プーリ４を支持する回転軸３が素子１と機械的に一体化していて素子1を揺動させる。充填された音響媒体液８中でフレキシブルケーブル２は、素子１の揺動運動に順応するように回転軸３を囲むＳ字形成部での曲率変化を伴う屈伸運動を行う。
【００１６】
図２は、素子1が走査範囲の中央に位置した状態を示し、このとき半径Ｒ１，Ｒ２の曲面部がほぼ同等の長さになっている。素子１がモータ１１からの駆動力を受け矢印Ｐ方向に回動する時、Ｒ１は半径が大きくなる方向に変形し、Ｒ２は半径が小さくなって変形する。矢印Ｐと反対方向の回転の際は、逆にＲ1の半径が小さく、Ｒ２の半径が大きくなるように変形し、曲面部全体で機械的負荷を受けるようになっている。モータ１１の正逆回転により得られる素子１の作動は、回転ではなく揺動であるので、フレキシブルケーブル２の巻付きや引張りは通常発生しない。また、湾曲の領域はフレーム１０から出る位置の固定部からはじまり、取り出し方向はフレーム１０に対し、ほぼ接線方向とし、急峻な曲がりが発生しない形状で半径Ｒ１，Ｒ２の曲面部がそれぞれ１８０度以上、すなわち、半円以上の領域とすることが、応力集中部の形成が無く耐屈曲性にはより効果的である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態によれば、揺動によるケーブルの動く範囲が小さくなり、ケーブル長と動く空間を小さくすることができ、Ｓ字形に形成するフレキシブルケーブルを設けることによってケーブルが受ける繰り返し応力を分散し、これにより金属部導体の疲労を小さくでき断線という重点的故障を回避してより安定性の高い機器を提供することができる。
【００１８】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態の超音波探触子を図３に示す。図３において基本構造は図１と同様であり、同様軸方向断面形状が点対称位置にして成る２つの曲面で構成される中継ケーブルの一部がフレキシブルプリント基板（例えばＮＯＫ社製商品名”フレキシブルサーキット”）、またはフレキシブルフラットケーブル（例えばシバタ社製商品名”リーフコン”）の重層構成を有する。各層間は、接触はあるものの接着状態にはなく物理的に分離して構成される。フレーム１０および素子１に固定されるフレキシブルプリント基板１６は薄板状のケーブルを複数枚重ね、片端の素子１側は押さえ等の固定、フレーム１０側は音響媒体液８が漏れることのないよう接着剤にてシールされ固定されている。Ｓ字形を構成するフレキシブルプリント基板１６は層間の接触あるものの、互いに固着束縛されることのないように滑り可能に装着されている。
【００１９】
この様な本発明の、第２の実施の形態によればＳ字形に形成するフレキシブルプリント基板を設けることにより二重三重の構成にて多極の接続を行うことができ、薄板状の両端押さえにより素子1が揺動する際、中継ケーブルのネジレ、蛇行によって走査軌跡が乱れるようなことがなく安定した走行が確保できる。
【００２０】
（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態の超音波探触子を示す。図４は素子部へ接続される中継ケーブルのフレキシブルプリント基板（第２の実施の形態で使用したものと同様）、またはフレキシブルフラットケーブル（第２の実施の形態で使用したものと同様）の一枚を示している。フレキシブルプリント基板１６は片面に信号線導体１７を配し、薄板にて強度を有する基板１９を挟んで反対面に接地部となるグランド線導体１８を配している。また、フレキシブルプリント基板１６の両面の導体部表面にはオーバレイの施工を行い絶縁を図ることも多い。
【００２１】
この様な本発明の、第３の実施の形態によれば、信号線へのノイズ防御あるいは信号線間のクロストークの向上を図ることができる。
【００２２】
（実施の形態４）
次に本発明の第４の実施の形態の超音波探触子を示す。基本構造は図１に同様で、図４において、信号線導体１７の線数は３２本あるいは６４本などアレイ素子の駆動チャンネル数に一致した構成になっている。
【００２３】
この様な本発明の、第４の実施の形態によれば配列素子と接続コネクタピン配置順列が分り易く配線ミスの減少、チェックの容易性を図ることができ、信号線導体１７を短くできると共に素子配列同状態の複雑な配線を回避でき、干渉等の素子間の影響を少なくすることができる。
【００２４】
なお、以上の説明は素子１をリニアアレイ型の直線状のもので構成された例について説明したがその他のコンベックス状の素子を有する超音波探触子、メカニカルセクタ走査による超音波探触子についても同様に実施可能である。
【００２５】
以上のとおり本発明の実施の形態によれば、圧電体素子１からの信号線をフレキシブルプリント基板またはフレキシブルなフラットケーブル２とし、素子揺動の回転中心方向への取り出しと二箇所の曲面を有するケーブルの引き回しにより、揺動時の屈曲による断線を回避することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、圧電体素子部へ接続される中継ケーブルのフレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルを回転軸中心方向へ取り出したので、揺動する圧電体素子へ接続される多極の信号線の信頼性を向上させることができ、故障発生を減少させた超音波探触子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波探触子の概略断面構成図
【図２】本発明の実施の形態1における超音波探触子の部分断面構成図
【図３】本発明の実施の形態２における超音波探触子の断面構成図
【図４】本発明の実施の形態３における超音波探触子の断面構成図
【図５】従来の超音波探触子の断面図
【符号の説明】
１圧電素子
２フレキシブルケーブル
３回転軸
４従動プーリ
５駆動プーリ
６ベルト
７オイルシール
８音響媒体液
９音響ウインドウ
１０フレーム
１１モータ
１２ハウジング
１３ケーブル
１４ブッシュ
１５支持板
１６フレキシブルプリント基板
１７信号線導体
１８グランド線導体
１９フレキシブル基板

Claims

超音波を送受する複数の圧電体を配列させた素子部と、前記素子部の信号を伝達する中継ケーブルと、前記素子部の揺動中心となる回転軸を有する超音波探触子であって、
前記中継ケーブルは前記回転軸に対する垂直方向断面がＳ字形又は逆Ｓ字形の形状を有し、かつそれぞれの半径の曲面部がそれぞれ半円以上の領域であることを特徴とする超音波探触子。
前記中継ケーブルの前記回転軸に対する垂直方向断面の形状が、仮想点に対し、点対称の位置でかつ相似形の２つの曲面で形成され、少なくとも一つの曲面の中心側に前記回転軸を有する請求項１に記載の超音波探触子。
前記回転軸に対する垂直方向断面の形状が点対称位置にして成る２つの湾曲面で構成される中継ケーブルの少なくとも一部が、フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルの重層構造である請求項２に記載の超音波探触子。
前記フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルが片面を信号線とし、かつ背面をグランドパターンで構成する請求項３に記載の超音波探触子。
前記フレキシブルプリント基板、またはフレキシブルフラットケーブルが駆動チャンネルグループ毎に集合結線されている請求項３に記載の超音波探触子。